(物理)物理动能与动能定理练习题20篇

在最高点时根据牛顿第二定律
整理得
根据牛顿第三定律可知，物块对轨道的压力大小为
(3)从D到P物块做平抛运动，因此
从C到D的过程中，根据能量守恒定律
C、D两点间的距离
3．某游乐场拟推出一个新型滑草娱乐项目，简化模型如图所示。游客乘坐的滑草车（两者的总质量为 ），从倾角为 的光滑直轨道 上的 点由静止开始下滑，到达 点后进入半径为 ，圆心角为 的圆弧形光滑轨道 ，过 点后滑入倾角为 （ 可以在 范围内调节）、动摩擦因数为 的足够长的草地轨道 。已知 点处有一小段光滑圆弧与其相连，不计滑草车在 处的能量损失， 点到 点的距离为 ， 。求：
(1)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点．
(2)若小球能到达C点，求小球在B、C两点的动能之比；若小球不能到达C点，请求出小球至少从距A点多高处由静止开始自由下落才能够到达C点．
(3)使小球从A点正上方不同高度处自由落下进入轨道，小球在水平挡板上的落点到O点的距离x会随小球开始下落时离A点的高度h而变化，请在图中画出x2h图象．(写出计算过程)
（2）小球在C点的动能为EkC，由机械能守恒得
EkC＝
设小球在B点的动能为EkB，同理有
EkB＝
得
EkB∶EkC＝4∶1．
（3）小球自由落下，经ABC圆弧轨道到达C点后做平抛运动。由动能定理得：
由平抛运动的规律得：
x=vCt
解得：
因为 ，且 所以
x2h图象如图所示：
8．夏天到了，水上滑梯是人们很喜欢的一个项目，它可简化成如图所示的模型：倾角为θ＝37°斜滑道AB和水平滑道BC平滑连接（设经过B点前后速度大小不变），起点A距水面的高度H＝7.0m，BC长d＝2.0m，端点C距水面的高度h＝1.0m．一质量m＝60kg的人从滑道起点A点无初速地自由滑下，人与AB、BC间的动摩擦因数均为μ＝0.2．（取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，人在运动过程中可视为质点），求：
代入数据解得：L=10m
2．如图所示，粗糙水平桌面上有一轻质弹簧左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R=1.0m的圆环剪去了左上角120°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离是h=2.4m。用质量为m=0.2kg的物块将弹簧由B点缓慢压缩至C点后由静止释放，弹簧在C点时储存的弹性势能Ep=3.2J，物块飞离桌面后恰好P点沿切线落入圆轨道。已知物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.4，重力加速度g值取10m/s2，不计空气阻力，求∶
由平抛运动的规律有：
x=vCt1
联立整理得
根据数学知识知当
4R=10-4R
即R=1.25m时，水平位移最大为
x=5m
6．如图所示，粗糙水平地面与半径为R=0.4m的粗糙半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上．质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B点时撤去F，小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点，已知A、B间的距离为3m，小物块与地面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10m/s2．求：
（1）小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小．
（2）小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离
【答案】（1）160N（2）0.8 m
【解析】
【详解】
（1）小物块在水平面上从A运动到B过程中，根据动能定理，有：
（F-μmg）xAB= mvB2-0
在B点，以物块为研究对象，根据牛顿第二定律得：
联立解得小物块运动到B点时轨道对物块的支持力为：N=160N
对 点，设滑草车受到的支持力 ，由牛顿第二定律
解得
由牛顿第三定律得，滑草车对轨道的压力为 。
(2)滑草车在草地轨道 向上运动时，受到的合外力为
由牛顿第二定律得，向上运动的加速度大小为
因此滑草车第一次在草地轨道 向上运动的时间为
代入数据解得
(3)选取小车运动方向为正方向。
①当 时，滑草车沿轨道 水平向右运动，对全程使用动能定理可得
由牛顿第三定律可得，小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小为：N′=N=160N
（2）因为小物块恰能通过D点，所以在D点小物块所受的重力等于向心力，即：
可得：vD=2m/s
设小物块落地点距B点之间的距离为x，下落时间为t，根据平抛运动的规律有：
x=vDt，
2R= gt2
解得：x=0.8m
则小物块离开D点后落到地面上的点与D点之间的距离
（1）求小物块经过B点时对轨道的压力大小；
（2）若MN的长度为L0=6m，求小物块通过C点时对轨道的压力大小；
（3）若小物块恰好能通过C点，求MN的长度L。
【答案】（1）62N（2）60N（3）10m
【解析】
【详解】
（1）物块做平抛运动到A点时，根据平抛运动的规律有：
解得：
小物块经过A点运动到B点，根据机械能守恒定律有：
（1）人从A滑到C的过程中克服摩擦力所做的功W和到达C点时速度的大小υ；
（2）保持水平滑道端点在同一竖直线上，调节水平滑道高度h和长度d到图中B′C′位置时，人从滑梯平抛到水面的水平位移最大，则此时滑道B′C′距水面的高度h′．
【答案】(1) 1200J； m/s (2)当h＇＝2.5m时，水平位移最大
(1)滑草车经过轨道 点时对轨道 点的压力大小；
(2)滑草车第一次沿草地轨道 向上滑行的时间与 的关系式；
(3) 取不同值时，写出滑草车在斜面上克服摩擦所做的功与 的关系式。
【答案】(1) ；(2) ；(3)见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据几何关系可知 间的高度差
从 到 点，由动能定理得
解得
【解析】
【详解】
（1）运动员从A滑到C的过程中，克服摩擦力做功为：
f1=mgcos
s1=
解得
W＝1200J
mg（H－h）－W＝ mv2
得运动员滑到C点时速度的大小
v＝ m/s
（2）在从C点滑出至落到水面的过程中，运动员做平抛运动的时间为t，
h＇＝ gt2
下滑过程中克服摩擦做功保持不变W＝1200J
根据动能定理得：
(1)物块通过P点的速度大小；
(2)物块经过轨道最高点M时对轨道的压力大小；
(3)C、D两点间的距离；
【答案】(1)8m/s；(2)4.8N；(3)2m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)通过P点时，由几何关系可知，速度方向与水平方向夹角为60o，则
整理可得，物块通过P点的速度
(2)从P到M点的过程中，机械能守恒
mg（H－h＇）－W＝ mv02
解得：F＝70 N
由牛顿第三定律，滑块对P点的压力大小是70 N
(2)滑块对木板的摩擦力Ff1＝μ1mg＝4 N
地面对木板的摩擦力
Ff2＝μ2(M＋m)g＝3 N
对木板由牛顿第二定律得：Ff1－Ff2＝Ma
a＝ ＝1 m/s2
(3)滑块滑上圆弧轨道运动的过程机械能守恒，故滑块再次滑上木板的速度等于v＝5 m/s
7．如图所示，在竖直平面内的光滑固定轨道由四分之一圆弧AB和二分之一圆弧BC组成，两者在最低点B平滑连接．过BC圆弧的圆心O有厚度不计的水平挡板和竖直挡板各一块，挡板与圆弧轨道之间有宽度很小的缝隙．AB弧的半径为2R，BC弧的半径为R.一直径略小于缝宽的小球在A点正上方与A相距 处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动．不考虑小球撞到挡板以后的反弹．
(1)滑块对P点压力的大小；
(2)滑块返回木板上时，木板的加速度大小；
(3)滑块从返回木板到滑离木板所用的时间．
【答案】(1)70 N (2)1 m/s2(3)1 s
【解析】
【分析】
【详解】
(1)滑块在木板上滑动过程由动能定理得：
－μ1mgL＝ mv2－
解得：v＝5 m/s
在P点由牛顿第二定律得：
F－mg＝m
设小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的所用时间为t。取向左为正方向。
根据动量定理得：
μm2gt=m2v0-（-m2v2）
解得：
t=3s
该过程皮带运来自百度文库的距离为：
x带=v0t=4.5m
故为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能为：
E=μm2gx带
解得：
E=6.75J
(3)设竖直光滑轨道AC的半径为R时小物体m1平抛的水平位移最大为x。从A到C由机械能守恒定律得：
小物块经过B点时，有：
解得：
根据牛顿第三定律，小物块对轨道的压力大小是62N
（2）小物块由B点运动到C点，根据动能定理有：
在C点，由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
根据牛顿第三定律，小物块通过C点时对轨道的压力大小是60N
（3）小物块刚好能通过C点时，根据
解得：
小物块从B点运动到C点的过程，根据动能定理有：
【答案】(1) (2) 4∶1 (3) 过程见解析
【解析】
【详解】
（1）若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力N应满足N≥0
设小球的质量为m，在C点的速度大小为vC，由牛顿运动定律和向心加速度公式有
N＋mg＝
小球由开始下落至运动到C点过程中，机械能守恒，有
由两式可知
N＝ mg
小球可以沿轨道运动到C点.
(1)剪断细绳前弹簧的弹性势能Ep
(2)从小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中，为了维持传送带匀速运动，电动机需对传送带多提供的电能E
(3)为了让小物体m1从C点水平飞出后落至AB平面的水平位移最大，竖直光滑半圆轨道AC的半径R和小物体m1平抛的最大水平位移x的大小。
【答案】(1)19.5J(2)6.75J(3)R=1.25m时水平位移最大为x=5m
代入数据解得
故当 时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为
②当 时，则
滑草车在草地轨道 向上运动后最终会静止在 轨道上，向上运动的距离为
摩擦力做功为
联立解得
故当 时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为
③当 时
滑草车在草地轨道 向上运动后仍会下滑，若干次来回运动后最终停在 处。对全程使用动能定理可得
代入数据解得
对滑块有：(x＋L)＝vt－ μ1gt2
对木板有：x＝ at2
解得：t＝1 s或t＝ s(不合题意，舍去)
故本题答案是： (1)70 N (2)1 m/s2(3)1 s
【点睛】
分析受力找到运动状态，结合运动学公式求解即可．
5．如图所示，光滑水平平台AB与竖直光滑半圆轨道AC平滑连接，C点切线水平，长为L=4m的粗糙水平传送带BD与平台无缝对接。质量分别为m1=0.3kg和m2=1kg两个小物体中间有一被压缩的轻质弹簧，用细绳将它们连接。已知传送带以v0=1.5m/s的速度向左匀速运动，小物体与传送带间动摩擦因数为μ=0.15．某时剪断细绳，小物体m1向左运动，m2向右运动速度大小为v2=3m/s，g取10m/s2．求：
【解析】
【详解】
(1)对m1和m2弹开过程，取向左为正方向，由动量守恒定律有：
0=m1v1-m2v2
解得
v1=10m/s
剪断细绳前弹簧的弹性势能为：
解得
Ep=19.5J
(2)设m2向右减速运动的最大距离为x，由动能定理得：
-μm2gx=0- m2v22
解得
x=3m＜L=4m
则m2先向右减速至速度为零，向左加速至速度为v0=1.5m/s，然后向左匀速运动，直至离开传送带。
故当 时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为
所以，当 或 时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为6000J；当 时，滑草车在斜面上克服摩擦力做的功为 。
4．如图所示，水平地面上一木板质量M＝1 kg，长度L＝3.5 m，木板右侧有一竖直固定的四分之一光滑圆弧轨道，轨道半径R＝1 m，最低点P的切线与木板上表面相平．质量m＝2 kg的小滑块位于木板的左端，与木板一起向右滑动，并以 的速度与圆弧轨道相碰，木板碰到轨道后立即停止，滑块沿木板冲上圆弧轨道，后又返回到木板上，最终滑离木板．已知滑块与木板上表面间的动摩擦因数μ1＝0.2，木板与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，g取10 m/s2．求：
（物理）物理动能与动能定理练习题20篇
一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理
1．如图所示，质量m=3kg的小物块以初速度秽v0=4m/s水平向右抛出，恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。圆弧轨道的半径为R= 3.75m，B点是圆弧轨道的最低点，圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接，A与圆心D的连线与竖直方向成 角，MN是一段粗糙的水平轨道，小物块与MN间的动摩擦因数μ=0.1，轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为r=0.4m的半圆弧轨道，C点是圆弧轨道的最高点，半圆弧轨道与水平轨道BD在D点平滑连接。已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。